3-Ma’ruza D. I. Mendeleevning davriy qonuni va kimyoviy elementlar davriy sistemasi reja

D.I.Mendeleevning davriy qonuni. Kimyoviy elementlarni sistemaga solishga bo’lgan urinishlarning barchasi faqat elementlarning sinflarga bo’lish maqsadini ko’zlagan bo’lib, ayrim elementlarning o’xshash kimyoviy xossalariga asoslanib, guruhlarga birlashtirishdan nariga o’tmadi. D.I.Mendeleevdan avval olib borilgan ishlarning hech birida kimyoviy elementlar orasida o’zaro uzviy bog’lanish borligi aniqlanmadi.
D.I.Mendeleev birinchi bo’lib hamma kimyoviy elementlar orasida qonuniy bog’lanish borligini kashf etdi. U elementlar sistematikasini yaratishda asos qilib, ularning nisbiy atom massalarini oldi.
1869 yilda D.I.Mendeleev o’sha zamonda ma’lum bo’lgan barcha elementlarni ularning atom massalari ortib borishi tartibida bir qatorga joylashtirdi va elementlarning xossalari ma’lum oraliqlarda, ya’ni davriy takrorlanishini aniqladi. Mendeleev kashf etgan bu qonun davriy qonun deb yuritildi, uni Mendeleev quyidagicha tarifladi: «Oddiy jismlarning xossalari, shuningdek, elementlar birikmalarining shakl va xossalari elementlarning atom massalariga davriy ravishda bog’liq bo’ladi».
D.I.Mendeleev davriy qonunni kashf etishda elementlarning atom massa qiymatlari hamda ularning fizik va kimyoviy xossalariga e’tibor berdi.
Davriy ravishda o’zgaradigan, ya’ni bir necha elementdan keyin qaytariladigan kimyoviy xossalari quyidagilardan iborat:
1) elementning valentligi, 2) elementning yuqori oksid hamda gidroksidlarining shakllari, 3) ularning asos yoki kislota tabiati, 4) elementlar oksidlarining gidratlanishga intilishi va boshqalar. Elementlarni quyidagi fizik xossalaridan davriylik uchraydi: 1) atom hajmlari, 2) atom va ionlarning radiuslari, 3) optik spektrlari, 4) ionlanish potensiallari, 5) suyuqlanish va qaynash temperaturalari va boshqalar. Lekin elementlarning yadro zaryadlari, atom massalari, atom issiqlik sig’imlari davriy ravishda o’zgarmaydi.
Bir-biriga o’xshash elementlarning sirtqi va sirtqidan oldingi qavatlarida elektronlarning joylashishi ham biribirinikiga o’xshash bo’ladi. Elementlar xossalarining davriy o’zgarishiga sabab atomda elektronlarning ketma-ket joylashishi va har qaysi qavatda ma’lum sondagi elektronlarning mavjudligidir.
Elementning tartib nomeri shu element atom yadrosining musbat zaryadiga tengdir. Atom tuzilishi nazariyasiga binoan davriy qonun quyidagicha ta’riflanadi: oddiy modda (element) larning xossalari, shuningdek elementlar birikmalarining shakl va xossalari elementlarning atom yadrolari zaryadiga davriy bog’liqdir. Elementlarning davriy sistemasi va uning tuzilishi. 1869 yilda D.I.Mendeleev davriy sistemaning 1- variantini tuzdi. Bu sistemada 63 ta element bo’lib, ular 19 ta elementdan iborat gorizontal qator va 6 ta elementdan iborat vertikal qatorga joylanadi. Bu variantda o’xshash elementlar gorizontal qatorga joylangan, 4 ta element uchun bo’sh joy qoldirilgan. D.I.Mendeleev ularning mavjudligini atom massa va xossalarini oldindan aytib bergan. Bu variant uzun davrli variant deyiladi.
1871 yilda davriy sistemaning 2-varianti (qisqa davrli varianti) e’lon qilindi. U 1-variantning 90 ga burilgan ko’zgudagi aksi edi. Unda 8 ta vertikal va 10 ta gorizontal qator bor edi. Bu variantga asoslanib, D.I.Mendeleev urangacha 11 ta elementning va urandan keyin bir necha element kashf etilishini oldindan bashorat qildi.
D.I.Mendeleev bitta vertikal qatorga joylashgan o’xshash elementlarni guruh deb, har qaysi ishqoriy metaldan boshlanib, inert gaz bilan tugalanuvchi gorizontal qatorni davr deb atadi.
I-III-davr - kichik davrlar.
IV-YII-davr - katta davrlar.
Elementlarning kislorodli va vodorodli birikmalardagi valentligi ko’rsatildi. Xossalari ketma-ketlikda o’zgaradigan elementlarning qatori, masalan, litiydan neongacha yoki natriydan argongacha bo’lgan sakkiz elementdan iborat qatorlar Mendeleev tomonidan davrlar deb ataldi. Agar bu ikki qatorni birini tagiga ikkinchisini yozsak unda bu elementlar quyidagicha joylashishi mumkin:

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

Bunda vertikal ustunlarga xossalari jihatidan bir-biriga o’xshash bir xil valentlikka ega bo’lgan elementlar joylashadi, masalan litiy va natriy, berilliy va magniy va h.o.

Birinchi davrdan boshqa hamma davrlar ishqoriy metall bilan boshlanib, inert gaz bilan tugaydi. Katta davrlarda elementlarning soni ko’p bo’lganligi uchun bir elementdan ikkinchi elementga o’tganda elementlarning xossalari kichik davrdagilarga nisbatan birmuncha sust o’zgaradi. Katta davrlar juft va toq qatorlarga ega. Har qaysi katta davrda elementlarning xossalari ishqoriy metaldan inert gazga o’tgan sayin ma’lum qonuniyat bilan o’zgarib boradi. Bundan tashqari, elementlarning xossalari har bir juft qator ichida va har bir tok qator ichida ham ma’lum ravishda o’zgaradi.
Sakkizinchi qatorda lantan (57- element) dan keyin o’z xossalari bilan bir-biriga va lantanga o’xshash 14 ta element joylashgan. Bu elementlar lantanoidlar nomi bilan yuritiladi va jadvalda alohida bir qatorga joylashtirilgan. O’ninchi qatorda aktiniy (89- element) dan keyin o’z atom tuzilishlari bilan aktiniy atomiga o’xshash 14 ta element joylashgan, ular aktinoidlar deb ataladi va alohida qatorga joylashtirilgan. Jadvalning vertikal ustunlarida yoki guruhlarda o’xshash xossalarga ega bo’lgan elementlar joylashtirilgan, shuning uchun har bir vertikal guruh guyoki elementlarning tabiiy oilasini tashkil etadi. Jadvalda bunday guruhlarning soni 8 ta bo’lib, guruh nomerlari rim rakamlari bilan ko’rsatilgan.
II va III davr elementlarini D.I.Mendeleev tipik elementlar deb atadi. Har qaysi guruh ikkita guruhchaga bo’linadi. Tipik elementlarga ega guruhcha asosiy guruhcha nomi bilan yuritildi. Katta davrlarning toq qatorlari elementlari esa yonaki yoki qo’shimcha guruhcha deb ataldi.
Davriy sistemada elementlar o’rtasidagi o’xshashlik 3 yo’nalishda namoyon bo’ladi.

1. 
   Gorizontal yo’nalishda.
   
2. 
   Vertikal yo’nalishda.
   
3. 
   Diogonal yo’nalishda.
   

Elementlarning xossalari (atom massasi, valentliklari, kimyoviy birikmalarining asos yoki kislotalilik xususiyatlari va hokazo) davriy sistemada davr ichida ham, guruh ichida ham ma’lum qonuniyat bilan o’zgaradi. Binobarin, har qaysi element davriy sistemada o’z urniga ega va bu o’rin o’z navbatida ma’lum xossalar majmuisini ifodalaydi va tartib nomeri bilan xarakterlanadi. Shu sababli agar biror elementning davriy sistemada tutgan o’rni ma’lum bo’lsa, uning xossalari haqida to’la fikr yuritish mumkin. Kimyoviy elementning davriy sistemadagi o’rniga qarab uning elektron tuzilishini aniqlash mumkin. Buning uchun quyidagi qonuniyatlarni bilish kerak.
1. Atomdagi elektronlar joylashadigan energetik pog’onalarning soni elementlar davriy sistemasidagi davr nomeriga teng bo’ladi.
2. Asosiy guruhcha elementlari atomlari tashqi energetik pog’onasidagi elektronlar soni shu element joylashgan davriy sistemaning guruh nomeriga teng. Masalan, 20-element kalsiy II-guruhning asosiy guruhchasida, 4-davrda joylashgan. Kalsiy atomining tashqi pog’onasidagi elektron konfiguratsiyasi 4s² dir. Surma 51-element bo’lib, u Vguruhning asosiy guruhchasi va 5-davrda joylashgan. Uning tashqi pog’onasining elektron konfiguratsiyasi 5s² 5p³ dir. Asosiy guruhcha elementlarining tashqi energetik pog’onasidagi elektronlar kimyoviy o’zaro ta’sirlashadigan valent elektronlar hisoblanadi.
3. III-VII guruhlarning qo’shimcha guruhchalari elementlari hamda VIII-guruhning qo’shimcha guruhchasidagi 3 ta element (Fe, Ru, Os)ning atomlaridagi tashqi energetik pog’onaning s-pog’onachasidagi va tashqidan oldingi energetik pog’onaning d-pog’onachasidagi elektronlarning umumiy soni guruh soniga teng. Masalan, reniy 6-davr VII guruhchasining qo’shimcha guruhchasida joylashgan, uning valent qavatlarining elektron konfiguratsiyasi 5d⁵ 6s² dir.
4. I va II-guruhning qo’shimcha guruhchasi elementlarida tashqidan oldingi energetik pog’onaning d pog’onachasi elektronlarga to’lgan (d¹⁰) bo’lib, tashqi energetik pog’onadagi elektronlar soni guruh nomeriga teng. Masalan, simobning elektron formulasining oxiri 5 d¹⁰6s² ko’rinishida bo’ladi.